一种掌上用电核查装置的设计与实现

罗婷婷 龙敏

(国网湖南省电力有限公司技术技能培训中心，湖南长沙 410131)

0 引言

对客户进行现场用电核查是供电公司用电检查人员的职责，但由于用户用电安全的原因，不能利用“电力用户用电信息采集系统”进行实时数据查询[1-3]。用电检查人员到现场检查时，只能提前在“SG186工程营销业务应用系统”和“电力用户用电信息采集系统”中打印出部分用户信息，形成工单，带到现场进行用电检查，但由于现场用电情况复杂，经常出现需要核实的数据没有打印出来，没办法进行核实处理，影响了检查效果和效率[4-5]。本文设计的一种掌上便携式用户用电核查装置，能够解决现有技术的不足，能够实现用户历史用电数据的查询、检查现场拍照、工单自动生成等功能，便于安全高效的进行现场用电检查。

1 用电核查仪功能

为了能便携的检测现场用电信息，本检测仪具有如下功能：

(1)通过数据导入功能，导入从“SG186工程营销业务应用系统”和“电力用户用电信息采集系统”中下载的历史数据，通过数据查询功能，查找出用电检查过程中需要的用户数据。

(2)通过激光扫码功能获取户号或表计条码，查询用电信息。

(3)拍照取证，将用电检查过程中用电现场进行拍照取证，通过预先设置好的格式，将照片自动处理成工单附件。

(4)工单生成，通过格式设置，自动生成用电检查工单，可导出形成标准化的用电检查工单。

(5)打印功能，具备简单的打印功能，当用电检查过程中发现用电异常，需要客户签字时，自动打印出检查单，供客户签字存档(一式两份)。

(6)通过RFID读写模块读取现场电子封签信息，并与导入的封签信息进行比对，验证封签信息是否相符。

(7)通过外接电表校验仪、变比测试仪、变压器容量测试仪等扩展外设，实现表计现场校验、互感器变比测量、变压器容量测量等，并将现场收集的信息存储在掌上用电检查终端内，可回传至“SG186营销业务应用系统”和“电力用户用电信息采集系统”。

图1 掌上用户用电核查仪功能流程图

功能流程如图1所示。

2 功能模块设计

检测仪功能模块包括电源模块、显示模块、数据接口、控制器电路、存储模块、拍照/摄像模块、打印模块和无线通信模块；电源模块给所述用户用电核查装置供电；数据接口用于从外部获取待监察用户的用电数据并上传控制器电路；拍照/摄像模块用于获取待监察用户的电能表数据信息并将获取的信息上传控制器电路；控制器电路用于根据获取的数据信息，将待监察用户的相对应信息在显示模块进行显示，从而便于用电监察人员进行用电监察；存储模块用于存储所述用户用电核查装置的数据；打印模块用于生成用户用电监察清单并进行打印； 无线通信模块与控制器电路连接，用于所述用户用电核查装置与外部进行数据通信。

无线通信模块为4G无线通信模块。电源模块包括电池、充放电监控电路和AC/DC转换电路；AC/DC转换电路用于从外部获取交流电源并转换为直流电源为用户用电核查装置供电，或者为电池充电；充放电监控电路与电池连接，用于对电池的充电和放电进行监控，防止电池过充或者火过放。存储模块为型号为W25Q16的FLASH芯片构成的存储器电路。控制器电路为型号为STM3240G-EVAL的单片机芯片构成的控制器电路。显示模块为液晶显示屏及液晶屏驱动电路。数据接口为高速USB数据接口。

图2 掌上用户用电核查仪功能模块图

图3 掌上用电信息核查终端硬件设计方案

检测仪功能模块图见图2所示。

3 装置设计及实现

在硬件设计方面，需要设计电流采样电路、电压采样电路、无线通信电路、电源电路以及数据处理单元等。

(1)电流采样电路设计。电流采集的范围为0-100A。利用电磁感应原理，感应出微弱的电压信号，利用放大电路，将电压信号进行放大，并输入至数据处理电路。

(2)电压采样电路设计。电压采集的范围为50-380V。利用电阻分压原理，将电压转换为较小的电压信号，利用电流互感器，实现强电和弱电隔离，并输入至数据处理电路。

(3)无线通讯模块设计。设备将无线模块设置在唤醒模式，模块下发数据后，接收模块唤醒后接收数据，完成后利用AUX脚将下位机MCU唤醒，再将数据输出，MCU接收到数据后，可将从模块切换至正常模式，应答主模块.如主模块收到应答后也可被切换至模式1，这时主从模块均处于正常模式下，可以实现高速数据传输。如主模块收到应答后，后续无数据交换可将从机再次切换至模式3处于省电模式下，等待下一次的唤醒，而主模块可以切换至模式4休眠状态，如图4所示。

图4 无线通信模块原理图

(4)电源电路设计。设备的电源为锂电池。设备正常工作是通过电池为设备提供工作电源，电池没电时可通过外接TYPEC接口可为电池进行充电，电源电路内置稳压电路，电池电压监测电路。稳压电路为设备提供稳定的工作电压3.3V，电池电压监测电路在给电池充电时，实时监测电池电压，当电池电压达到最大值的时间，及时关闭电池充电，防止出现过充导致电池损坏，并造成安全事故。

图5 核查装置现场检测图

4 装置实施应用

本装置的使用方法如下：首先在用电监察之前将待监察的用户的用电数据通过数据接口导入所述用户用电核查装置并进行存储，然后监察人员将核查装置带至用电监察现场，并采用拍照/摄像模块获取待监察的用户的电表信息后，从导入的用电数据中调取所需要的数据进行显示，从而方便用电监察人员进行现场监察和判断，监察人员再通过拍照/摄像模块获取现场的照片并留存和取证，然后通过控制模块和显示模块设置好用电监察的工单，然后通过打印模块打印工单，从而方便进行现场确认，现场检测如图5所示。

本文设计的用户用电核查装置，只需要事先导入数据即可，而不需要事先打印大量的数据材料并随身携带，方便快捷，而且现场可以实时打印工单和进行用电监察，效率较高，应用普遍。